基于RFID技術的智能超市構架方案

摘要:通過引入智能超市的概念，在分析無線射頻技術(RFID)特點的基礎上，構建了一個超市RFID應用系統的解決方案;介紹了商品從入庫到配送的流轉過程，并對方案中涉及到的智能貨架，智能購物車，自助結賬POS終端等關鍵部件進行了說明;突出強調了在實施智能超市計劃以后，成本降低和顧客滿意度的提高給零售業帶來的巨大效益。

關鍵詞:無線射頻技術;智能超市;智能貨架;智能購物車

2003年6月19日，在美國芝加哥召開的“零售業系統展覽會”上，全球最大的零售機構沃爾瑪宣布將采用一項名為RFID[1]-[3]的技術，以最終取代目前廣泛使用的條形碼，成為第一個公布正式采用該技術時間表的企業。其他零售業巨頭，如麥德隆、Tesco、卡爾施泰特(Karstadt)也紛紛加入RFID技術的應用行列。一時間，一股研究RFID技術的熱潮席卷全球，我國于2006年6月9日正式發布《中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書》，為中國RFID技術與產業的發展指明了方向。

RFID(Radio Frequency Identification)射頻識別技術，是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。

從2003年開始實施RFID計劃到現在，這項技術已經給沃爾瑪在庫存管理、銷售管理和售后服務方面每年節約了近85億美元的成本，而且其潛在的價值還沒有被完全開發。其他的零售商巨頭如Tesco、麥德隆、卡爾施泰特等，也緊跟沃爾瑪之后，紛紛開始啟動或者實施RFID計劃，但目前還未宣布正式全面實施這項新技術。而國內的大超市如大潤發、樂購、蘇果等目前仍然使用條形碼技術，并且沒有開始計劃實施RFID技術。他們的CEO對于這項新技術還不是很了解，大部分持謹慎的態度。本文在現有研究基礎上給出了一種基于RFID技術的智能超市實現方案，為我國零售業實施RFID技術提供了參考。

1 智能超市

試想，我們推著購物車在超市購物，當我們找不到想買的商品時，只需在購物車的觸摸屏上輸入商品名稱，顯示屏就會立刻顯示一條能找到那個商品的最優路線;我們還可以隨時查看目前所購商品的總價格，甚至每到一個貨架之前就可以瀏覽該商品的相關信息，而不需要擔心費力氣去找商品的說明;當我們需要結賬的時候，我們不需要排著長長的隊，等待收銀員一件件的掃描商品、裝袋、收款、開票，我們只需要在結賬通道等待幾秒的時間，便可以離開了;甚至當我們有一天收到超市發來的一條我們最關心的商品的優惠信息時，我們只需要回復“要”或者“不要”，商品便被迅速送到家門口。

智能超市[4，5]就是一個將RFID技術應用于零售業的實例，它通過整合RFID技術、無線網絡技術、軟件開發技術和嵌入式開發技術，在庫存管理、銷售管理、物流配送等方面降低超市成本，提高供貨商對消費端的反應效率，并給顧客以更好的用戶體驗，提高顧客的忠誠度和滿意度，真正將供應鏈轉為以消費者需求為導向的運作模式，創造了一個以消費者為主導的零售關系[6]。

2 實現方案

整個實現方案如圖1所示:

首先超市所有的供貨商都必須為每件貨物貼上RFID標簽，然后在將貨物送至倉庫之前，在貨物檢測區域稍作停留，待閱讀器檢測完貨物的類型、名稱和數量后，貨物入庫。同時閱讀器將入庫商品的信息通過網絡上傳至中心服務器，中心服務器進行商品信息的更新。商品入庫以后，可以由檢驗人員對貨物進行檢驗，然后再調整商品信息。

商品上了智能貨架以后，顧客就可以推著智能購物車進行購物了。智能貨架其實是一些按照特殊要求制作的擺放商品的地方，智能貨架通過無線網絡連接到中心服務器，每個智能貨架上面貼有放置一類貨物類型的標簽，比如兒童玩具汽車、洗衣粉等等。這類標簽和貼在商品上的標簽是有區別的，它們都是有源標簽，可以主動向閱讀器報告位置;而商品上的標簽是無源的，它們只能在有效范圍內被閱讀器讀取。兩種標簽的成本有很大的差別，不過都符合UHF GEN 2標準。

智能購物車是一個在傳統購物車基礎上進行改進，集閱讀器模塊、無線通信模塊、觸摸屏及ARM芯片為一體的嵌入式系統。顧客可以通過觸摸屏設定需要購買的商品的信息，并且可以隨時看到購物車內商品的總價格，如果到達顧客預先設定的商品，智能購物車會發出很悅耳的提示聲。購物車上配置超市的電子地圖，如果顧客需要查詢某一商品的具體位置，可以在觸摸屏上查詢，那么電子地圖上將會顯示一條找到該商品的指示線路。當顧客購買完貨物出去結賬時，不需要再排著長隊等候收銀員掃描，結賬，只需要在結賬區域等待幾秒鐘的時間，用戶可以便可以通過支付現金、刷信用卡或者超市專用的購物卡結賬離開。

當顧客在超市中購買了一段時間以后，中心智能配送系統將通過數據挖掘技術產生比較有用的信息，并提示顧客。比如某一顧客在每隔1個月需要在超市買5升裝的金龍魚谷物調和油，那么可能經過半年以后，中心智能配送系統會發送一條短消息:“尊敬的***顧客您好:***超市現有5升裝的金龍魚谷物調和油進行促銷活動，價格***元/桶，您需要嗎?如果需要請輸入Y，并在后面加上你需要的數量，如1，2。”這樣顧客只需要回復“Y”或者“Y，3”，那么在很短的時間內，油就會有人送到家門口。油的費用是從話費中扣取的，運費由超市承擔。此外，顧客還可以根據自己的喜好設置自己經常去超市需要購買的商品，比如:酸奶、面包、水果等等，同樣中心智能配送系統也可以采取與前面送油的例子相似的操作為顧客送貨。

3 幾點說明

3.1 關于安全問題

RFID的安全問題歷來都是眾多學者關注的焦點，由于標簽成本所限，標簽本身很難具備能夠足以保證安全的能力。非法用戶可以利用合法的閱讀器或者自構一個閱讀器，直接與標簽進行通信。這樣就可以很容易地獲取標簽內所存數據。通過使用基于橢圓密碼體制的簽密算法可以解決這個問題，關于這部分內容可參閱本文作者的另一篇論文:一種基于ECC的簽密算法在RFID系統的應用研究[7]。

3.2 關于智能貨架

每個智能貨架上都設置天線，每類商品的旁邊貼有有源RFID標簽，可以主動向過往的智能購物車發送本貨架的商品信息。智能貨架能增加智能購物車讀取商品的準確率，減少誤讀、漏讀的幾率。此外，還應具有較強的防磁和抗干擾能力。

3.3 關于智能購物車

可將閱讀器、ARM芯片、觸摸屏構成的嵌入式系統固定在傳統購物車上，形成造型優美，操作方便的智能購物車。顧客可在顯示屏上輸入需要購買的商品的名稱，顯示屏可以顯示一條前往購買該商品的最優路線。當客戶需要結賬時，購物車可以顯示當前購買的商品的價格及所有商品的總價格。

3.4 自助結帳POS終端

由于系統可以從智能購物車中讀取商品的總價格，因此自助結帳POS終端可在很短的時間內完成結賬任務，并且可以同時對多個智能購物車內的商品進行結賬工作，而不會與其他POS終端或閱讀器設備發生干擾而計算錯誤。

4 結論

如何將RFID技術應用于超市，構建智能型超市是目前零售業巨頭正在關注的熱點之一，通過實施智能超市計劃，提升顧客體驗，及時掌握商品流轉的信息可以節約成本，大大提高銷售利潤。本文給出了一個可構建智能超市的解決方案，在技術方面對RFID系統的配置、智能貨架和智能購物車的要求進行了說明，并且已經在超市的部分商品進行了試驗，取得了良好的效果。然而從更多的角度考慮，該方案還需要進一步完善，有待于更多學者參與其中。

參考文獻

[1]陳太平，王洪金，吳占敖，王敏燦.智能戰備藥箱中多天線空分定位的RFID閱讀器的設計[J].東南國防醫藥，2008(03).

[2]卞姜寧，來欣，吳占敖，王洪金，王剛.基于RFID的智能化戰備藥箱系統[J].醫療衛生裝備，2008(08).

[3]韓立毛，趙躍華，錢宇力. 基于物品跟蹤定位方案的連鎖超市應用系統設計[J].鐵路計算機應用，2009(08).

[4]吳施恩，官洪運，金筱燕.基于16位單片機的RFID智能安全管理系統[J].微計算機信息，2007(14).

[5]王洪金.多天線空分定位RFID閱讀器的設計[J].微計算機信息，2007(17).

[6]盧少平，陳振華，汪建強，吳耀華.基于RFID的自動定位盤貨系統研究[J].物流技術，2008(08).

[7]李春華，張瑋.一種基于ECC的簽密算法在RFID系統中的應用研究[J].計算機應用研究，2009(16).